Анализ органических кислот

Измерение органических кислот во всех фазах производства пива может помочь для контроля метаболитов брожения и коррекции вкуса пива. Один из методов разделения органических кислот - ион-эксклюзионная хроматография с кондуктометрическим детектированием. Колонка ICE-AS6 разработана для эффективного разделения алифатических органических кислот с низким молекулярным весом, а также алифатических спиртов и гликолей. Используемый механизм разделения, ионизированных частиц основан на различии их pKa. Сильные неорганические кислоты не удерживаются на стационарной фазе.

Рисунок 5 Разделение органических кислот в британском портере. Перед дозированием проба была разбавлена 1:40.

Рисунок 5 показывает разделение серии органических кислот в портере. Перед дозированием проба была разбавлена 1:40 и дегазирована. Щавелевая и малеиновая кислоты элюируются на "хвосте" "вотер пика" и маскируются сильными анионами такими как фторид и хлорид. Пуриват, цитрат, малат, формат, лактат, ацетат и сацинат хорошо разделяются. Присутствие ацетата определяется окислением, в то время как пуриват является промежуточным продуктом превращения глюкозы в спирт. Лактат производится бактериями молочной кислоты что превращает глюкозу и другие сахара в молочную кислот, его содержание минимально в большинстве сортов пива. Несколько не идентифицированных пиков также разделены.

Неорганически анионы

Неорганические анионы вносимые в пиво с исходной водой имеют важное влияние на вкус пива. Таким образом, вода может быть контролирована ионной хроматографией для гарантии ее чистоты и состава. Не смотря на надуманное добавление высоких концентраций некоторых анионов таких как сульфат, чрезмерные количества сульфатов и хлоридов могут ухудшать вкус пива. В добавок, высокие концентрации таких анионов как нитрат (если он превращается в нитрит) могут повредить дрожжи в процессе брожения. Следовательно, мониторинг анионного состава важный шаг в производстве пива. Неорганические анионы разделяются на анионообменной колонке и определяются кондуктометрическим детектором. Для эффективного градиентного элюирования используется гидрокись вместо карбоната из-за низкой электропроводности гидроокиси.

Рисунок 6 показывает одновременное разделение смеси органических и неорганических кислот в Американском эле. Перед дозированием проба разбавлялась 1:40. Концентрация гидрооксида натрия в элюенте 2 достаточно слаба чтобы разделить фторид и слабоудерживаемые моновалентные органические кислоты. Добавление метанола в элюент меняет селективность колонки для более гидрофобных анионов, и позволяет увеличить разделение сацината и малата а также тартарата и малеата, которые в противном случае выходят одним пиком. Таким образом можно разделять не только анионы сильных кислот, то также различные органические кислоты. Воспроизводимость метода 0.5% для времен удерживания и 2% для площадей пиков при хорошей линейности детектирования (r 2 =0.999) в диапазоне 1.5 порядков. Первый неорганический анион фторид, часто добавлен в водопроводную воду, чтобы предохранить разрушение зубов, он безвреден для пивоварения. Хлорид элюируется вторым, и на уровнях выше 250 мг/л его присутствии увеличивает сладость пива. Тем не менее, это может также препятствовать дрожжевой флокуляции.

Рисунок 6 Разделение неорганических анионов и органических кислот в Американском эле.

Перед дозированием проба была разбавлена 1:40.

Нитрат раньше рассматривался как проблема для процесса пивоварения, но оказалось что - это нитрит полученный из нитрата, влияет на дрожжевой метаболизм и вызывает слабое или незаконченное брожение. Сульфат присутствует в природной воде, но наделяет острый, сухой привкус на хорошо хмельное пиво и следовательно поддерживается на минимуме. Наконец, фосфат присутствует в солоде и буферизует месиво в немного кислое pH.

Неорганические катионы

Как и в случае с неорганическими анионами, большинство неорганических катионов попадает в пиво с исходной водой. Четыре наиболее распространенных катиона в пиве - это натрий, калий, кальций и магний.

Некоторые из них влияют на рН месива, в то время как другие влияют на вкус пива. Другие металлы такие как свинец, медь и цинк также контролируются с целью гарантировать их отсутствие поскольку они ядовиты даже в незначительных количествах. Эта статья фокусирует внимание на щелочных и щелочно-земельных металлах. Неорганические катионы разделены методом ионообменной хроматографии с кондуктометрическим детектированием градиент позволяет разделять барий и стронций в дополнение к пяти катионам показанным на рис. 7. Переход на 5 мин от более слабого к сильному элюенту позволяет сузить пики для двух-валентных катионов. Воспроизводимость метода 0.5% по времени и 2% по площадям пиков.

Рисунок 7 Разделение неорганических катионов, разбавленных 1:40, в американском легком пиве.

Линейность великолепная (два порядка для магния) при коэффициенте детерминации r 2 = 0.999, для всех компонентов кроме аммония. Если нет необходимости контролировать барий и стронций, то условия можно изменить и анализировать пять катионов показанных на рис. 7 в изократическом режиме за 10 мин. Рис. 7 показывает разделение основных катионов в пиве. Проба была дегазирована и разбавлена перед дозированием 1:40. натрий элюируется первым. При концентрации 75-150 мг/л, это дает солоноватость пиву когда связывается с хлоридом. Если также много сульфата, натрий придает неприятную резкость во вкусе. Калий элюируется следующим, и подобно натрию придает пиву слегка соленый вкус. Он также может тормозить действие некоторых ферментов в месиве. Магний - важное питательное вещество для дрожжей на уровнях около 10-20 mg/L, но наделяет острый, горько-кислый вкус на уровнях значительно выше чем 20 mg/L.

Кальций наиболее важный металл, однако его реакция с фосфатом в солоде уменьшает рН месива и сусла. Он также помогает действию ферментов, но не влияет на вкус.

Использование ионообменного разделения при определении мышьяка в природных объектах методом ИВА[20]

Прямое определение мышьяка методом ИВА в объектах природного происхождения ввиду сложности их компонентного состава в большинстве случаев невозможно из-за мешающего влияния некоторых элементов, таких как медь, железо, ртуть. Из-за близости потенциалов анодные пики указанных металлов маскируют пик мышьяка, изменяют форму остаточного тока, ухудшают воспроизводимость результатов. Присутствие 500- кратного избытка железа (III) и 50- кратного меди (II) делает определение мышьяка невозможным.

В связи с этим для устранения мешающего влияния меди (II), железа (III), ртути (II) при определении мышьяка в природных объектах предложен метод ионного обмена. Находясь в растворе в анионной форме или в виде нейтральных молекул, мышьяк проходит в фильтрат, в то время как катионы указанных металлов поглощаются на катионите.

При выборе оптимальных условий сорбции меди (II), железа (III), ртути (II) из модельных растворов были исследованы катионообменники КУ-2, КБ-2Э, КБС, КБ-2Т; получены их физико-химические характеристики (набухаемость, кислотность, полная обменная емкость). Сорбцию Ме ²⁺ изучали в статических условиях при постоянном перемешивании в зависимости от времени сорбции, навески ионита, температуры, рН и концентрации исходных растворов. Степень сорбции железа (III) и меди (II) контролировали методом ИВА на золотоуглеродистом электроде. Было установлено, что при навеске 0,0500 г ионитов КБ-2Э, КБС и КБ-2Т достигается полное извлечение ионов за 30 минут при рН 3-5; на КУ-2 при рН 1-5 и навеске 0,1000 г - за 60 минут.

Полученные данные указывают на возможность включения в стадию пробоподготовки ионообменное отделение мешающих определению мышьяка примесей при анализе природных объектов. Методику ионообменного отделения меди (II), железа (III), ртути (II) применили для определения мышьяка методом ИВА в пробах почв, какао, чая, моллюсков. Метод экспрессен, не требует применения инертного газа. Анализ одной пробы длится 1-2 минуты.

Электроды с откликом на некоторые лекарственные препараты[21]

В последнее время все более широкое распространение в аналитической практике получают электроаналитические методы, основанные на использовании ионоселективных электродов. Объясняется это тем, что по сравнению с традиционными методами анализа указанные эдектроаналитические методы обладают рядом важных преимуществ, в частности позволяют проводить исследования биологических объектов как in vivo, так и in vitro с целью определения концентрации (активности) физиологически важных ионов, например некоторых лекарственных препаратов. Это в свою очередь облегчает диагностирование заболеваний, позволяет выбрать оптимальный курс лечения и вести постоянный контроль за интенсивностью последнего.

В качестве лекарственных средств для ионометрического контроля с использованием ионоселективных электродов были выбраны широко используемые в медицинской практике препараты: нитроксолин, норсульфазол, стрептоцид. Ионоселективные электроды с твердой мембраной были изготовлены на основе ионных ассоциатов соответствующих лекарственных препаратов с гетерополикислотами: фосфорномолибденовой, фосфорновольфрамовой. Изготовленные электроды обладают удовлетворительными метрологическими характеристиками. Время отклика не превышает 40 сек, электродная функция линейна до концентраций 10^-4 моль/л, крутизна электродной функции (при 20⁰С) составляет 40-55 мВ/декаду. Последний параметр несколько ниже теоретического, однако, в ряде случаев это не препятствует практическому использованию таких электродов для анализа. Оценен диапазон pH, в котором электроды сохраняют работоспособность и селективность в отношении некоторых мешающих ионов. Таким образом, основные характеристики изготовленных электродов позволяют предполагать, что они могут найти применение при анализе некоторых биологических объектов, а также контроле технологических процессов, связанных с изготовлением соответствующих лекарственных препаратов.

Особенности распределения форм тяжелых металлов в поверхностных водах озера Кучак[22]

Метод атомно-абсорбционной спектрофотометрии в комбинации с мембранной фильтрацией и ионообменной хроматографии применен для изучения распределения Mn, Cu, Zn, Cd среди сосуществующих форм в воде оз. Кучак.

Несмотря на то, что наблюдение за оз. Кучак ведется с 1954 г. и оно использовалось для рыборазведения и нагула рыб ценных пород, определение содержания ТМ не проводилось. Отбор проб и анализ их на содержание ТМ, проведенный нами в 2001-2003гг. показал, что в некоторых зонах наблюдается превышение ПДК по Мn (в 16-34 раза), Zn (в7-155 раз), Си (в 11-50 раз).

Определение форм нахождения ТМ проводили в пробах воды, отобранных в наименее биологически активный период (февраль-март) с двух горизонтов: поверхностного и придонного. Взвешенные формы ТМ отделяли путем мембранной фильтрации проб воды через фторопластовые мембраны со средним размером пор 0,45 мкм. Для разделения химических форм элементов по знаку заряда пробы воды пропускали через катионит КУ-2 в Nа⁺-форме. Определения проводили и использованием ААС с электротермической атомизацией пробы “Спираль-17”.

Установлено, что в воде преобладают растворенные формы металлов: доля их для Cd составляет 65-77%, для Мп 76-98%, Си 63-89%, Zn 66-86%. Исключение составляет РЬ: для него преобладающей является взвешенная форма. “Свободные” и связанные в малопрочные комплексы ионы исследуемых металлов составляют 22-42% для Cd, 82-91% для Мп, 17-56% для Си, 27% для РЬ и 6-41% для Zn от общего содержания растворимых форм. Большая часть Cd (58-78%), Zn (59-94%) и Си (44-83%) находится в составе комплексных соединений с РОВ, преимущественно анионного характера, среди которых доминируют продукты метаболизма водных растений и животных и гумусовые вещества. Содержание органического вещества (27,5 мг/дм³) оценено по величине бихроматной окисляемости, а по соотношению перманганатной и бихроматной окисляемости (44,0%) установлено, что терригенный гумус преобладает по сравнению с планктонным гумусом.